高中化学人教版 (2019)必修 第二册自然资源的开发利用第二课时教案及反思

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册自然资源的开发利用第二课时教案及反思，共12页。教案主要包含了煤和天然气的综合利用等内容，欢迎下载使用。
1.煤的组成
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。
2.煤的综合利用
(1)
(2)
(3)
(4)煤的综合利用的意义
①减少污染物的排放：减少煤燃烧产生的SO2、NOx、CO和粉尘等污染物的排放。
②提高煤燃烧的效率：煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。
③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得多种重要的化工原料。
3.天然气的综合利用
1.判断正误
(1)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质( )
(2)煤中含粗苯、煤焦油等物质，可通过蒸馏获取苯、甲苯等芳香烃( )
(3)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料( )
(4)煤的气化和液化都是物理变化( )
(5)天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2.有关煤的综合利用如图所示。下列说法错误的是( )
A.煤的干馏是将煤在空气中加强热使其分解的过程
B.反应①为置换反应
C.煤是一种混合物
D.M为甲醇(CH3OH)时，反应②的化学方程式为CO+2H2CH3OH
答案 A
解析 煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，发生了化学变化，A错误；焦炭和水反应生成H2和CO，发生了置换反应，B正确。
二、石油的综合利用 化石能源与合成高分子材料
1.石油的组成
石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
2.石油的综合利用途径
思考 生活中汽车的车用燃料一般为裂化汽油，这种汽油和直馏汽油在组成上的区别是直馏汽油主要是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃。如何鉴别它们？
提示 各取少许于试管中，加入溴的四氯化碳溶液，不褪色的是直馏汽油，褪色的是裂化汽油。
3.化石能源与合成高分子材料
(1)三大合成高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。
(2)以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。例如：
①乙烯制聚乙烯：nCH2==CH2；
②丙烯制聚丙烯：nCH2==CH—CH3。
1.判断正误
(1)石油的分馏为物理变化，获取的各种产品为混合物( )
(2)石油的裂化和裂解原理相同，目的也相同( )
(3)含4个碳原子的烷烃，经催化裂解后，只能生成2种气态烃( )
(4)许多性能优异的合成高分子材料的原始原料为煤、石油和天然气( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√
2.(2023·江苏常州高一月考)工业上获得汽油的化学方法主要是( )
A.催化裂化B.石油的裂解
C.石油的分馏D.煤的干馏
答案 A
解析 石油的裂解是深度裂化，是以获得乙烯、丙烯等短链不饱和烃为主要目的的石油加工过程；石油分馏为物理方法；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热，得到焦炭、煤焦油、焦炉气和粗氨水等多种化工产品的过程。
3.下列说法正确的是( )
A.石油的炼制过程都是化学变化
B.石油分馏出来的各馏分仍是多种烃的混合物
C.石油经过常压分馏、减压分馏、裂化等工序炼制后能制得纯净物
D.石油分馏的目的是将含碳原子数较多的烃先气化，再经冷凝而分离出来
答案 B
解析 石油的分馏是物理变化，A错误；石油分馏出来的各馏分是沸点在一定范围内的多种烃的混合物，B正确；石油经过常、减压分馏、裂化等工序炼制后不能制得纯净物，仍是沸点在一定范围内的多种成分的混合物，C错误；含碳原子数较少的烃沸点低、先汽化，石油分馏的目的是将含碳原子数较少的烃先汽化，再经冷凝而分离出来，D错误。
(1)煤的干馏、气化、液化均发生的是化学变化。
(2)石油分馏属于物理变化，由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油，减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化，沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。
(3)石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃。
(4)裂化是为了提高汽油等的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。
1.我国在“煤变油”技术上已取得了重大突破，达到5吨煤可以合成1吨成品油的水平。下列叙述错误的是( )
A.煤的组成元素主要是碳，但煤是混合物
B.“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物
C.煤之所以能变“油”，是因为煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油
D.煤变成成品油需要经过一系列工艺流程，发生复杂的物理、化学变化才能实现
答案 C
2.(2024·成都高一期末)煤、石油和天然气是人类当前使用的主要能源。下列说法错误的是( )
A.煤的干馏、气化、液化均为化学变化
B.天然气是生产甲醇的原料之一
C.石油是混合物，其分馏产品煤油为纯净物
D.石油裂化获得的汽油可使溴水褪色
答案 C
解析 煤油中含有多种成分，属于混合物，故选C。
3.下列关于煤和石油的说法正确的是( )
①煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠
②石油在加热和催化剂作用下，可以通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃
③煤的干馏属于化学变化
④煤是工业上获得芳香烃的唯一来源
⑤通过煤的干馏，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品
A.①②③⑤B.②④⑤
C.①②④D.③④⑤
答案 A
解析 煤油可由石油分馏获得，可用作燃料，煤油的密度比钠小，故能用于保存金属钠，故①正确；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，是化学变化，故③正确；通过煤的干馏可以获得芳香烃，石油通过催化重整也可获得芳香烃，故④错误；通过煤的干馏，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品，故⑤正确。
4.(2024·河北张家口高一月考)2022年，中国已形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系，但化石能源仍占比高达82.7%，化石能源仍是中国能源供应主导，煤炭、石油、天然气是中国能源重中之重。下列关于化石燃料的说法正确的是( )
A.化石燃料中天然气为纯净物
B.煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
C.石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃
D.煤中含有甲苯和苯，可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来
答案 C
解析 天然气的主要成分为甲烷，为混合物，A错误；煤的气化和液化均为化学变化，B错误。
5.某研究学习小组在实验室中模拟石油的炼制，设计了如图的装置。
实验过程中，可观察到b中试管内有少量液体凝结且闻到有汽油的气味，c中试管内酸性高锰酸钾溶液褪色。
(1)实验研究小组模拟的是 (填化工工艺名称)。
(2)c中试管内酸性KMnO4溶液褪色，体现了酸性KMnO4溶液的 性。
(3)写出十六烷裂化得到辛烷和辛烯的化学方程式： 。
(4)实验过程中，装置d中的溴水褪色，写出验证烯烃与溴水的反应是加成反应而不是取代反应的方法： 。
答案 (1)石油的裂化 (2)氧化
(3)C16H34C8H18+C8H16
(4)向反应后的溶液中滴加石蕊溶液，溶液不变红，则说明该反应为加成反应而非取代反应
课时对点练 [分值：100分]
(选择题1~13题，每小题6分，共78分)
题组一 煤、天然气的综合利用
1.天然气水合物外形似冰，被人们称为“可燃冰”。天然气的主要成分是( )
A.氢气B.一氧化碳
C.二氧化碳D.甲烷
答案 D
2.下列不属于煤的综合利用的是( )
A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C.煤变为煤饼
D.将煤气化为可燃性气体
答案 C
解析 将煤干馏制得煤焦油和焦炭，属于煤的综合利用，故A项不符合题意；在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料，属于煤的综合利用，故B项不符合题意；将煤变为煤饼，只是其物理形态发生了改变，并未改变其成分及结构，不属于煤的综合利用，故C项符合题意；将煤气化为可燃性气体，属于煤的综合利用，故D项不符合题意。
3.(2024·福建泉州高一下月考)为了方便和环保，煤应综合利用，干馏是较易实现的成熟方式。下列叙述不正确的是( )
A.煤的干馏属于化学变化，由粗苯获得甲苯属于物理变化
B.煤的主要成分是炭和苯等
C.粗氨水可以用于制化肥
D.焦炭可用于炼铁
答案 B
解析 煤中不含苯，煤中主要含炭，故选B。
4.(2023·合肥高一检测)有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是( )
A.煤和水煤气都属于化石燃料
B.煤中含有焦炉气、煤焦油、焦炭等物质
C.①是将煤在空气中加强热使其分解的过程
D.②是煤的气化方式之一
答案 D
解析 水煤气属于二次能源，不是化石燃料，A错误；煤干馏后能得到这些物质，但煤本身并不含这些物质，B错误；①是煤的干馏，需隔绝空气，C错误；煤的气化是将煤转化为气体燃料的过程，煤干馏得到的焦炭和水蒸气在高温下生成水煤气是煤的气化方式之一，D正确。
题组二 石油的综合利用
5.(2023·南京高一检测)下列说法错误的是( )
A.石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量
B.含C20以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃
D.石油裂化和裂解都属于物理变化
答案 D
解析 石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃，乙烯、丙烯是重要的有机化工原料，故C正确；石油的裂化和裂解实际上都是烃的分解反应，都属于化学变化，故D错误。
6.下列有关石油的炼制及产品说法正确的是( )
A.加热石油时，沸点高的成分先汽化，经冷凝后收集，沸点较低的成分随后汽化、冷凝
B.石油分馏所得的馏分都是混合物
C.通过石油分馏可以获得大量的短链烃
D.石油分馏得到汽油、煤油、乙烯等产品
答案 B
7.石油蒸馏装置如图所示，下列说法正确的是( )
A.仪器W的名称：圆底烧瓶
B.碎瓷片的作用：催化剂
C.冷却水的流向：X进水，Y出水
D.收集到的60~150 ℃的馏分为混合物
答案 D
解析 A错，仪器W的名称是蒸馏烧瓶；B错，碎瓷片的作用是防止暴沸，不是催化剂；C错，冷凝管中冷却水从下口通入，上口流出，故X是出水口，Y是进水口；D对，石油分馏得到汽油、煤油、柴油等馏分，都是多种烃的混合物。
8.(2024·苏州高一期中)下列有关石油加工的叙述中，正确的是( )
A.石油属于可再生矿物能源
B.裂化汽油中含有不饱和烃
C.石油分馏所得的馏分是一种具有固定熔、沸点的纯净物
D.石油的分馏、裂化和裂解都是化学变化
答案 B
解析 石油属于不可再生矿物能源，A错误；石油的分馏是物理变化，裂化和裂解都是化学变化，D错误。
题组三 煤、石油、天然气的综合利用与可持续发展
9.(2024·河北沧州高一期中)下列关于煤和石油的说法错误的是( )
A.煤和石油均是混合物，属于传统能源
B.石油裂化和裂解的主要目的都是为了得到重要产品乙烯
C.新型煤化工以生产清洁能源和可替代石油化工的产品为主
D.煤化工和石油化工均可以制得汽油
答案 B
解析 石油裂化得到的是轻质汽油，裂解得到的是乙烯等气态烃，故选B。
10.(2024·天津滨海新区高一月考)下列有关煤、石油和天然气的说法错误的是( )
A.可通过石油裂解获取乙烯等工业原料
B.“可燃冰”是天然气与水在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质
C.以煤或天然气为主要原料，均可以生产甲醇
D.通过石油裂化和裂解可以得到苯或甲苯等环状烃
答案 D
解析 石油裂化主要获得汽油，石油裂解主要获得乙烯、丙烯等气态烃，石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构调整，使链状烃转化为苯或甲苯等环状烃，故选D。
11.煤被誉为“工业的粮食”，下列关于煤的说法正确的是( )
A.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等芳香烃
B.煤的液化是在高温时将固体煤熔化为液体煤
C.煤的气化在一定程度上实现了煤的高效、清洁利用
D.向煤中加入适量CaSO4，可大大减少燃烧产物中SO2的量
答案 C
解析 A项，煤的干馏可以得到苯、甲苯、二甲苯等芳香烃，但煤本身不含有这些芳香烃，错误；B项，煤的液化是煤在高温高压条件下转化为液体燃料的过程，分为直接液化和间接液化，错误；C项，煤气化生成CO、H2，CO和H2燃烧时高效、清洁，正确；D项，向煤中加入适量CaCO3、CaO或Ca(OH)2，可大大减少燃烧产物中SO2的量，错误。
12.(2024·扬州高一段考)以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法，其工艺流程如下，下列说法不正确的是( )
A.反应①的化学方程式为CH4+2H2OCO2+4H2
B.反应②中每个N原子转移1个电子
C.生成1.0 ml NH4NO3至少需要0.75 ml CH4
D.反应③理论上当nNH3∶nO2=1∶1时，恰好完全反应
答案 B
解析 反应①为催化剂作用下甲烷与水反应生成二氧化碳和氢气，反应的化学方程式为CH4+2H2OCO2+4H2，A正确；反应②的化学方程式为CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O，反应中元素化合价没有发生变化，该反应属于非氧化还原反应，B错误；生成1 ml硝酸铵需要2 ml氨气，2 ml氨气需要3 ml H2，1 ml甲烷与水反应生成4 ml H2，转化关系为NH4NO3~2NH3~3H2~34CH4，则生成1 ml硝酸铵至少需要0.75 ml CH4，C正确；反应③的化学方程式为2NH3+2O2NH4NO3+H2O，由方程式可知，反应中氨气和氧气的物质的量比为1∶1，D正确。
13.对煤干馏并检验其中部分产物，装置(夹持装置已略)如图所示。下列说法不正确的是( )
A.煤的干馏过程发生了复杂的物理、化学变化
B.向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液，溶液变蓝
C.c装置可检验产生的气体中一定含有H2S
D.e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色
答案 C
解析 煤的干馏是隔绝空气加强热发生复杂的物理、化学变化的过程，主要产物有焦炭、焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油等，故A正确；煤的干馏产物中有氨生成，氨进入b装置极易溶于水生成一水合氨，溶液呈碱性，则向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液，溶液变蓝，故B正确；焦炉气中生成的乙烯气体等也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，不一定是硫化氢，故C错误；焦炉气中含氢气、一氧化碳等还原性气体，可以还原氧化铜生成单质铜，e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色，故D正确。
14.(8分)(2023·南通高一检测)用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下：
根据以上材料和所学的化学知识回答下列问题：
(1)由CH2==CH2制得有机物A的化学反应类型是 。
(2)丙烯醛(CH2==CHCHO)中含有的官能团是 (填名称)。
(3)A与B合成丙烯酸乙酯反应的化学方程式是 ； 该反应的类型是 。
(4)由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是 。
答案 (1)加成反应 (2)碳碳双键、醛基
(3)CH2==CHCOOH+CH3CH2OHCH2==CHCOOCH2CH3+H2O 取代反应(或酯化反应)
(4)nCH2==CH2
解析 (1)有机物A为CH2==CH2与H2O的加成产物：CH3CH2OH，故为加成反应。(2)丙烯醛中官能团有两个：碳碳双键和醛基。(3)A与B分别含—OH和—COOH，它们可发生酯化反应生成丙烯酸乙酯。
15.(14分)煤气化是有效利用化石能源的手段之一，有关反应为①C+H2O(g)CO+H2、②CO+H2OCO2+H2，获得的气体称为水煤气。某研究性学习小组为探究气体的成分，进行了如下实验：
[实验] 使水蒸气通过灼热的焦炭，收集反应后的气体。
[提出假设] 对气体的成分提出了三种假设。
假设1：该气体是CO、H2、H2O。
假设2：该气体是CO2、H2、H2O。
(1)假设3： 。
[设计实验方案，验证假设]
拟用图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，验证上述假设3(加热装置和导管等在图中略去，实验前装置内部的空气已经排尽)。
(2)按气流从左至右连接各仪器，用小写字母表示接口的连接顺序(仪器可重复使用)：混合气→dc→ → → → → →ij。
(3)仪器A中需要加入的试剂名称为 ，其中反应的化学方程式可能有 。
(4)仪器B中需加入试剂的名称是 ，其作用是 。
(5)本实验的尾气需处理，处理的方法为 。
答案 (1)该气体是CO、H2、H2O、CO2
(2)ij gh ef ab dc
(3)氧化铜(或其他合理答案) CuO+H2Cu+H2O、CuO+COCu+CO2
(4)无水硫酸铜 检验混合气体中是否有水蒸气
(5)可在装置最后的导气管口放一燃着的酒精灯将气体燃烧(或其他合理答案)
解析 (1)根据反应原理，混合气体组成存在三种情况，第三种情况的气体组成为CO、H2、H2O、CO2。
(2)为了验证混合气中含CO、H2、H2O、CO2，实验仪器的先后连接顺序为检验水分→检验二氧化碳→除掉二氧化碳→除掉水分→还原装置→检验水分→检验二氧化碳，仪器连接顺序为混合气体→dc→ij→gh→ef→ab→dc→ij。
(3)仪器A用于检验氢气和一氧化碳，可以选用氧化铜，利用氢气、一氧化碳加热还原氧化铜完成检验，反应的化学方程式为CuO+H2Cu+H2O、CuO+COCu+CO2。
(4)白色的无水硫酸铜遇水后变为蓝色，所以可在装置B中加入无水硫酸铜(CuSO4)，通过观察颜色是否改变来确定混合气体中是否有水蒸气。
(5)一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，可在装置最后的导管口处放一个点燃的酒精灯，利用燃烧的方法消除CO的污染。